Question

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4· 2H2O)是一種黃色難溶于水的固體，受熱易分解，是生產(chǎn)鋰電池、涂料、著色劑以及感光材料的原材料。

I、制備草酸亞鐵晶體：

①稱取硫酸亞鐵銨晶體5 g，放入250 mL三頸燒瓶中，加入10滴左右1.0 mol/LH2SO4溶液和15 mL蒸餾水加熱溶解；

②加入25 mL飽和草酸溶液，加熱攪拌至沸，停止加熱，靜置；

③待黃色晶體FeC2O42H2O沉淀后傾析，洗滌，加入約20 mL蒸餾水?dāng)嚢璨�溫�(zé)?/span>5 min，靜置，棄去上層清液，即得黃色草酸亞鐵晶體。

回答下列問題：

(1)儀器C的名稱是____________；儀器B的作用是_____________

(2) 硫酸亞鐵銨晶體用硫酸溶解的原因是____________________

(3)硫酸亞鐵銨晶體可能混有一定Fe3+，羥胺(NH2OH，酸性條件下以NH3OH+形式存在)具有強還原性，可用羥胺去除亞鐵鹽中的Fe3+。寫出相關(guān)的離子方程式____________________。

II、探究草酸亞鐵的純度：

①準確稱取m g草酸亞鐵固體樣品(含有草酸銨雜質(zhì))，溶于25 mL 2 mol/LH2SO4溶液中，在60~80℃水浴加熱，用100 mL容量瓶配成100.00 mL溶液；

②取上述溶液20.00 mL，用KMnO4標準溶液(濃度為c mol/L)滴定三次，平均消耗V1 mL；

③加入適量鋅粉和2 mL 2 mol/L H2SO4溶液，反應(yīng)一段時間后，取1滴試液放在點滴板上檢驗，至Fe3+極微量；

④過濾除去鋅粉，濾液收集在另一個錐形瓶中，將濾紙及殘余物充分洗滌，洗滌液并入濾液中，再補充約2~3 mL 2 mol/L H2SO4溶液，繼續(xù)用KMnO4標準溶液(濃度為c mol/L)滴定至終點，共平行測定三次，平均消耗V2 mL。

回答下列問題：

(4)在②中溶液中發(fā)生MnO4-+8H++5Fe2+=5Fe3++Mn2++4H2O，還有另一氧化還原反應(yīng)，寫出其離子方程式_____________用KMnO4標準溶液滴定至終點的現(xiàn)象是______________。

(5)計算m g固體樣品的純度為_____________(用含c、V1、V2的式子表示，不必化簡)。

Answer 1

【答案】恒壓滴液漏斗 冷凝回流 抑制Fe2+的水解 2NH3OH++2Fe3+=2Fe2++N2↑+2H2O+4H+ 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 最后一滴標準溶液加入后，錐形瓶中的溶液顏色由黃色變?yōu)榈�紫紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色

【解析】

(1)根據(jù)示意圖確定儀器名稱，并結(jié)合儀器的結(jié)構(gòu)分析其用途；

(2)根據(jù)硫酸亞鐵銨是強酸弱堿鹽，弱堿陽離子發(fā)生水解反應(yīng)，從抑制鹽的水解角度分析；

(3)根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，結(jié)合題干信息書寫反應(yīng)方程式；

(4)在②的溶液中還有草酸，草酸與高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)；若反應(yīng)完全，再滴加高錳酸鉀溶液時，溶液會由黃色變?yōu)榈�紫紅色；

(5)用Zn粉將Fe3+還原為Fe2+，根據(jù)MnO4-+8H++5Fe2+=5Fe3++Mn2++4H2O計算20.00mL溶液中含有的草酸亞鐵的物質(zhì)的量，結(jié)合樣品配制成的溶液體積，最后根據(jù)計算。

(1)由示意圖可知儀器C的名稱是恒壓滴液漏斗；儀器B是球形冷凝管，與三頸燒瓶垂直放置使用，作用是冷凝回流，使未反應(yīng)的反應(yīng)物冷凝回流至反應(yīng)容器中，提高原料的利用率；

(2)硫酸亞鐵銨是強酸弱堿鹽，在溶液中弱堿陽離子NH4+、Fe2+會發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的OH-，產(chǎn)生NH3H2O、Fe(OH)2、使溶液顯酸性，加入硫酸，用硫酸溶液溶解，然后再稀釋，可以抑制鹽的水解，從而得到澄清溶液；

(3)在酸性條件下，Fe3+、羥胺(NH2OH)會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，羥胺被氧化為N2，從而可除去Fe3+，由于酸性條件下NH2OH會轉(zhuǎn)化為NH3OH+，所以根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式為：2NH3OH++2Fe3+=2Fe2++N2↑+2H2O+4H+；

(4)在②的溶液中除了含有Fe2+外，還含有H2C2O4，二者都具有還原性，所以發(fā)生的反應(yīng)除MnO4-+8H++5Fe2+=5Fe3++Mn2++4H2O ，還有另一氧化還原反應(yīng)外，還有草酸與高錳酸鉀溶液的反應(yīng)，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；若反應(yīng)完全，再滴加最后一滴標準溶液時，KMnO4不再消耗，錐形瓶中的溶液顏色由黃色變?yōu)榈�紫紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色，就證明達到滴定終點；

(5)③加入Zn粉是將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，并檢驗Fe3+被完全還原。根據(jù)④中反應(yīng)：MnO4-+8H++5Fe2+=5Fe3++Mn2++4H2O 可知n(Fe2+)=5n(MnO4-)=5×cV2×10-3mol；由于mg樣品配制形成了100.00mL溶液，進行實驗使用了20.00mL溶液，所以該樣品的純度。